Ретровирус К106

[mikle]

Меня заинтересовала история появления ретровируса К106 и его роль в физиологии человека.

Это – самый "молодой" ретровирус, который, судя по имеющимся данным, появился в нашем геноме во времена существования "анатомически современного" Homo Sapiens (по разным данным, от 90 до 150 тыс. лет назад).

Я попытался найти информацию о том, от какого носителя мы могли бы получить этот вирус и какое заболевание (например, грипп?) ему соответствовало (или хотя бы теоретически могло соответствовать), но ничего не нашел. Если кто-нибудь может подсказать, где искать соответствующую информацию, буду весьма признателен.

Весьма вероятно, что ответы на подобные вопросы могут просто не существовать – как в силу трудности их получения, так и просто потому, что они никого не интересовали. В этом случае мне бы хотелось получить подсказки, как можно было бы самостоятельно получить подобные ответы.

То, что надо начинать с базы данных человеческого генома, понятно. А дальше – непонятно (я все-таки программер, а не биолог). Я так понимаю, что было бы правильно попытаться выяснить, у каких еще организмов встречаются подобные ретровирусы. Как я понимаю,  К106 принадлежит к семейству HERV-K(HML-2) бета-вирусов, и его ближайшие аналоги имеет смысл искать среди птичьих альфа-вирусов, т.к. птицы – наилучшие кандидаты на разносчиков подобных вирусов. Но я могу и ошибаться.

Возможно, что попытка получить ответ "в лоб" провалится (например, из-за отсутствия необходимых данных). Тогда хотелось бы понять, как искать "первоисточник" вируса "по частям" – например, по отдельным участкам генома, отдельным генам (построить филогенетическое дерево?) или по кодируемым генами белкам.

Поскольку у меня (пока что) нет опыта в подобного рода поиске, советы и подсказки профессионалов будут весьма полезны.

[Питер]

Это   вы  читали ?
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0020234
http://tools.medicine.yale.edu/kidd/www/377.pdf
http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fonc.2013.00234/full

[mikle]

Спасибо за ссылки.

Статья Джа (первая ссылка) – это отправная точка моего поиска, я ее читал.

Третья статья не так интересна (с точки зрения поставленного вопроса), т.к. в ней рассматриваются проблемы, связанные с болезнями, которые могут вызываться ретровирусами.

Статья Барбулеску (вторая ссылка) интересна, т.к. в ней утверждается, что многие HERV  специфичны только для людей, но, к сожалению, она не дает ответа на мой основной вопрос – от кого мы могли получить К106. Сам факт того, что К106, согласно данным этой статьи, обнаруживается только у людей, лишь повышает мой интерес. 

Собственно, я и пытаюсь понять – от кого именно мы получили этот ретровирус? Ведь не мог же он исчезнуть бесследно -- где-то в дикой природе должны быть его родственники.

[Alexy]

Простите за такой навный вопрос ... этот ретровирус есть у всех людей? Или некоторые его лишены?

[mikle]

Самому очень интересно понять.   

Судя по тому, что я прочитал, ретровирусы, которые есть в нашем геноме, крепко там сидят и есть у всех людей. К106 -- самый "молодой" из них.

Я хочу разобраться, от кого он к нам попал и, желательно, понять, как (например, в результате какой-то пандемии?).

Я понимаю, что никто за меня эту работу делать не будет (если она уже не сделана), поэтому хочу понять, где можно взять необходимую информацию и как ее обрабатывать, чтобы получить корректный ответ на поставленный вопрос.

Например, если допустить, что вирус попал к нам в геном от птиц (обезьяны были исключены в работе Барбулеску) -- значит, надо или поискать его "аналоги" в геноме птиц или, по крайней мере, попытаться найти хотя бы части этого вируса у них и посмотреть, как они расположены в их геноме и у нас.

Но пока что я лишь более-менее понял, как строится филогенетическое дерево для генов, т.е. кусочков кода, гораздо меньших, чем ретровирус. Попытка применить те же алгоритмы к целому вирусу. скорее всего, будет неудачной, т.к. полного совпадения почти наверняка не будет, а как отреагируют программы поиска на частично совпадающие структуры -- непонятно (нет опыта, и приобретется он еще не очень скоро).

Поэтому и интересно услышать мнение и подсказки от тех, кто хорошо знаком с подобными процедурами и программами -- какие тут могут быть подводные камни, какие есть трюки и приемы для более быстрого или более надежного получения результата и т.п.

[Alexy]

полного совпадения почти наверняка не будет, а как отреагируют программы поиска на частично совпадающие структуры -- непонятно (нет опыта, и приобретется он еще не очень скоро

Должны быть программы поиска частичных совпадений (там кажется % совпадений может выбираться пользователем)

Но ни подробносией ни названий их я не знаю (самому интересно)

Я хочу разобраться, от кого он к нам попал и, желательно, понять, как (например, в результате какой-то пандемии?

А что стоит у обезьян в том месте, где у человека сидит этот реровирус К106?

Кстати он у всех людей всегда находится в определенном одном месте какой-то определенной хромосомы?

А правомерно ли говорить о пандемии тех инфекций, которые передаются лишь по наследству (то есть когда посторонний индивид не может быть заражен)?
Но для того, чтобы инфекция распространялась нужен процесс заражения (иначе  как увеличится количество инфецированных индивидов?)
В принципе он может происходить между комплементарными хромосомами - одна комплементарная хромосома "заражает" другую комплементараную хромосому?

[mikle]

А что стоит у обезьян в том месте, где у человека сидит этот реровирус К106?

Не знаю. В статье Джая говорится, что сам вирус находится в 3-й хромосоме.

Вот интересная цитата из статьи Джая:
"Lack of selective sweep on or near HERV-K106 region. The fixation of HERV-K106 in the human population could be due to drift, selection on HERV-K106, or a hitchhiking effect driven by other gene(s). If HERV-K106 reached fixation because it is under selection or due to a hitchhiking effect (i.e., if selection drove a nearby mutation to fixation and that mutation happened to be on a haplotype containing HERV-K106), then the XP-EHH statistic which measures complete selective sweeps should indicate selection acting on or nearby HERV-K106. We searched for signals of selection as measured by iHS and XP-EHH statistics in the samples from Human Genome Diversity Panels using tools on Prof. Johnathan Pritchard's webpage (http://hgdp.uchicago.edu/). We were unable to detect any signals of selection on or near HERV-K106. We were able to detect signals of selection in regions 500 kb farther away from HERV-K106 insertion region, indicating that selection can be detected in that region but HERV-K106 is not under positive selection."

Т.е. этот вирус, похоже, или настолько важен, или он ухитрился сесть в такой важный участок генома, что изменения в этом участве с момента внедрения туда вируса практически не происходят. Что весьма интересно. Это, кстати, и ответ на Ваш вопрос о постоянстве местоположения данного вируса.

Процесс передачи по наследству -- это уже вторичное. Т.е., если вирус встроился в геном, дальше работают законы Менделя и естественный отбор. Меня же интересует первичное заражение (очевидно -- от представителя другого вида). Т.е., если этот вирус первоначально передавался воздушно-капельным путем, то он должен был попасть к нашим предкам от тех же птиц, например. Или свиней. Хотя я бы не ставил на свиней -- птицы гораздо более вероятны. А зараженные от птиц воздушно-капельным путем люди уже могли распространять инфекцию внутри племени.

[talash]

Просто для информации. Вирусов и других микроскопических частиц в окружающей среде немерянно. Например, в миллилитре морской воды 250 млн. вирусов https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%80%D1%83%D1%81%D1%8B

А сколько вирусов в кубическом сантиметре воздуха? Искал как-то инфу, но не нашёл.

[Preguntador]

Просто для информации. Вирусов и других микроскопических частиц в окружающей среде немерянно. Например, в миллилитре морской воды 250 млн. вирусов https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%80%D1%83%D1%81%D1%8B

А сколько вирусов в кубическом сантиметре воздуха? Искал как-то инфу, но не нашёл.

Кстати, да

http://elementy.ru/news/430383
http://elementy.ru/news/430811

До кучи:
http://en.wikipedia.org/wiki/Human_viruses_in_water

Про воздух тут нашёл кое-какие оценки:
https://whyevolutionistrue.wordpress.com/2012/10/11/planet-of-the-viruses/

В комментах, вроде, тоже не бесполезный текст

[Питер]

В  одной  из  трех   статей  написано черным  по  белому,  что   HERV K106     гомолог    вируса  саркомы   молочных  желез    мышей.   Опять  же  не ясно,  почему  так  важно  от  кого  -  важно   "куда".  Надо   смотреть     статьи   из   лаборатории   Свердлова  -  смотрели  ли  они   этот  конкретно   HERV  как   функционально    важный   элемент. 

[mikle]

В  одной  из  трех   статей  написано черным  по  белому,  что   HERV K106     гомолог    вируса  саркомы   молочных  желез    мышей.   

Вы имеете в виду это?

"Human endogenous retrovirus K (HERV-K) is related to the mouse mammary tumor virus and is present in the genomes of humans, apes and cercopithecoids (Old World monkeys). " Вот здесь (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC288930/), например, говорится о "нуклеотидных последовательностях", связанных с опухолями у мышей. Но, как я понимаю, "нуклеотидная последовательность" и полноценный вирус -- не обязательно одно и то же.

Почему важно "от кого"? Лично для меня это важно, т.к. я предполагаю, что вирус "прихватил" с собой какие-то из генов предыдущего хозяина, и мне очень интересно понять, кто же этим хозяином был.

Тот факт, что гомологичные вирусы вызывают болезни у мышей, интересен, но не совсем понятно, как его использовать для ответа на мой вопрос.

Вирусов группы К в нашем геноме несколько, и некоторые из них весьма старые. Меня же интересует конкретно только один -- К106, т.к. он хранится в нашем геноме практически в неизменном виде. То ли не успел испортиться, то ли оказался настолько важен, что сохраняется естественным отбором.

[talash]

Про воздух тут нашёл кое-какие оценки:
https://whyevolutionistrue.wordpress.com/2012/10/11/planet-of-the-viruses/

О, спасибо! 

The number of viruses in a m3 of air ranged from 1,700,000 to 40,000,000, while the number of bacteria ranged from 860,000 to 11,000,000. Even though these things are very small, that's still an awful lot!

И все они пытаются нам навредить. 

[Питер]

Если  так  -  то   К106  ничего с  собой  не  прихватил.  Обычные      вирусные    гены  - gag, pol,  env.   И    концевые  повторы.   Интересно  как  раз  место  интеграции  и      возможная   промоторная и  прочая  регуляторная  активность       ретровирусного  генома.

[mikle]

Если  так  -  то   К106  ничего с  собой  не  прихватил.  Обычные      вирусные    гены  - gag, pol,  env.   

Ладно, пройдем немного дальше.

Недавно появился цикл статей коллектива авторов под руководством Джарвиса (см., например, https://today.duke.edu/2014/12/vocalbird -- Genes Tell Story of Birdsong and Human Speech), в котором доказывается, что у человека и птиц генетические механизмы, поддерживающие речь, очень похожи.

Они это интерпретируют как результат конвергенции, но, с моей точки зрения, это, скорее, результат горизонтального переноса. И явно не от людей к птицам Вот я и хочу понять, можно ли доказать это предположение или нет.

К106 в этом случае является идеальным "подозреваемым" -- молодой, неизменный, появился примерно тогда же, когда могла появиться и речь. Остается только доказать, что именно он ответственен за изменения, приведшие к "конвергенции". Конечно, это может и не подтвердиться, но совпадений довольно много.

[Питер]

Если  коротко    -  ерунда.  Это я  про  горизонтальный  перенос.
Да,  и  по   поводу  цитаты   выше.
We were unable to detect any signals of selection on or near HERV-K106.
То есть  отбора  по  этому  гену  нет.  Ни  в  плюс,  нив  минус   ни  влево  -   что как  раз  говорит  о     нейтральности  этого   фрагмента  генома.